Legislación › Orden de 19 de abril de 1994 por la que se aprueban determinadas Instrucciones Técnicas Complementarias relativas a los capítulos IV y V del Reglamento General de Normas Básicas de Seguridad Minera.
ITC 04.6.05
ITC 04.6.05
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MINISTERIO DE INDUSTRIA Y ENERGIA |
LABORES SUBTERRANEAS
Sostenimiento de obras |
ITC MIE
S.M. 04.6.05 |
LABORES SUBTERRANEAS
Sostenimiento de obras
ITC 04.6.05
(«BOE» número .............. de .......................................)
1. Objeto y campo de aplicación.
2. Clasificación de las labores subterráneas.
2.1 Galerías de explotación.
2.2 Galerías de infraestructura.
2.3 Túneles y obras especiales.
2.4 Pozos y planos inclinados.
2.5 Labores auxiliares.
3. Exigencias de sostenimiento.
3.1 Labores asociadas a las explotaciones.
3.2 Labores no asociadas a las explotaciones.
4. Definición del sostenimiento.
4.1 Estudio técnico de sostenimiento.
4.1.1 Identificación de la labor.
4.1.2 Características geométricas.
4.1.3 Características del terreno.
4.1.4 Diseño del sostenimiento.
4.1.5 Método constructivo.
4.2 Proyecto de sostenimiento.
4.2.1 Definición de la obra.
4.2.2 Características del terreno.
4.2.3 Diseño del sostenimiento.
4.2.4 Método constructivo.
4.2.5 Medidas de control.
4.2.6 Documentos del proyecto.
4.2.7 Niveles del proyecto.
4.2.8 Sostenimiento de terrenos notoriamente incompetentes.
5. Vigilancia durante la construcción.
1. Objeto y campo de aplicación
La presente Instrucción tiene por objeto establecer las condiciones mínimas de seguridad que debe reunir el sostenimiento de las obras subterráneas, como pozos, planos, túneles, galerías de reconocimiento, explotación o transporte, excavaciones destinadas a albergar instalaciones o almacenamientos de uso industrial y cualquier otra que, con fines industriales o de uso civil, se realice bajo la superficie del terreno.
No se incluyen los trabajos de reacondicionamiento o recuperación de labores.
2. Clasificación de las labores subterráneas
A los efectos de aplicación de esta ITC, las labores subterráneas se dividen en cinco grupos, cuyas características se detallan en los apartados siguientes:
2.1 Galerías de explotación.‒Son las obras de carácter lineal realizadas siguiendo una capa, filón o masa mineralizada cuya utilización radica en permitir la obtención de la sustancia que se desea explotar.
2.2 Galerías de infraestructura.‒Son las obras subterráneas de carácter lineal que tienen por objeto permitir la comunicación entre dos puntos, para hacer posible el transporte de sustancias o personas y los servicios relacionados con la actividad minera.
2.3 Túneles y obras especiales.‒Son las obras similares a las definidas en el apartado anterior dedicadas a uso civil. Se incluyen las excavaciones no lineales cuya sección sea superior a 30 metros cuadrados.
2.4 Pozos y planos inclinados.‒Son las obras subterráneas de carácter lineal cuya pendiente longitudinal es superior al 10 por 100 y su utilización está vinculada tanto a la actividad minera como a otras de uso civil.
2.5 Labores auxiliares.‒Se entienden como tales las labores de reconocimiento, comunicación y complementarias para instalaciones, que no estén incluidas en los grupos anteriores.
3. Exigencias de sostenimiento
El sostenimiento de las obras subterráneas debe permitir controlar y mantener la estabilidad de las excavaciones para la seguridad del personal que trabaje o circule por ellas, y para el mantenimiento de los servicios, tanto en las fases transitorias de su construcción como en las de utilización.
A los efectos de definir las exigencias de sostenimiento de las labores subterráneas, éstas se han agrupado en dos grandes bloques: Labores asociadas a las explotaciones y labores no asociadas a las explotaciones.
En los apartados siguientes se definen las exigencias de sostenimiento en ambos casos.
3.1 Labores asociadas a las explotaciones.‒Las labores asociadas a las explotaciones son las galerías o planos en capa o filón y las galerías o planos de infraestructura de cuartel o de acompañamiento de las capas, así como las labores auxiliares desde éstas a las capas.
Para este tipo de labores, el sostenimiento se definirá en un estudio técnico, cuyas características se indican en el apartado 4.1.
Dado que estas labores están asociadas a las explotaciones y, en principio, las características de su excavación son repetitivas, los correspondientes estudios técnicos deben incluirse en el plan de labores y pueden realizarse una sola vez, aunque la excavación se efectúe durante varios años o de forma discontinua, siempre y cuando exista la certeza fundada de que las características geotécnicas del terreno, del método de explotación y/o del sistema de protección de las labores no van a variar sustancialmente respecto a las contempladas en el estudio técnico inicial.
3.2 Labores no asociadas a las explotaciones.‒Se consideran como tales las galerías de infraestructura asociadas a los accesos a las minas, los túneles y obras especiales, así como los pozos y planos inclinados, y las labores auxiliares.
Para este tipo de labor, el sostenimiento debe definirse en un proyecto, que tendrá las características indicadas en el apartado 4.2.
4. Definición del sostenimiento
Antes del inicio de la realización de una labor u obra subterránea, es condición imprescindible recabar la aprobación, por parte de la autoridad minera competente, del correspondiente estudio técnico o proyecto de sostenimiento, que debe ser suscrito por un técnico titulado competente.
En el caso de que la obra vaya a ser realizada por contrata, antes del inicio de los trabajos debe hacerse constar la aceptación expresa por la empresa contratada del estudio técnico o proyecto de, sostenimiento y, en caso de modificación del proyecto inicial, la empresa debe presentarlo a la autoridad minera competente para su aprobación.
4.1 Estudio técnico de sostenimiento.‒El estudio técnico de sostenimiento de labores asociadas a las explotaciones debe contemplar, como mínimo, los aspectos que se indican en los apartados siguientes:
4.1.1 Identificación de la labor.‒Cada labor debe ser denominada con un nombre que la identifique correctamente.
4.1.2 Características geométricas.‒Debe definirse la sección útil de la labor y su longitud. En el caso de galería en capa o filón, debe definirse la posición que debe ocupar ésta en la sección de la galería.
En el caso de galerías de acompañamiento, debe definirse la separación entre la galería y la capa o filón.
4.1.3 Características del terreno.‒Deben describirse las características de una zona de terreno circundante cuyos ejes sean los de la, labor, y cuya sección debe tener una anchura y altura seis veces mayores que las de la excavación proyectada.
Deben estudiarse: La litología, las discontinuidades estructurales, las obras o labores próximas, la posible presencia de agua en el terreno circundante y la influencia de la explotación.
4.1.4 Diseño del sostenimiento.‒El diseño del sostenimiento debe realizarse teniendo en cuenta las características del terreno, las dimensiones de la labor, las condiciones impuestas por la explotación y las posibles influencias de explotaciones próximas.
Debe tenerse en cuenta la influencia de la explotación para definir el refuerzo necesario del sostenimiento al paso del taller. En cualquier caso, el sostenimiento diseñado debe ser capaz de controlar y mantener la estabilidad de la excavación, durante el tiempo de servicio previsto.
4.1.5 Método constructivo.‒Deben especificarse todas las fases que componen el ciclo de avance, estableciendo la maquinaria y procedimientos previstos en cada una de ellas, así como las condiciones de su utilización y las exigencias a respetar en la colocación del sostenimiento, tanto por lo que se refiere a la metodología de colocación de los elementos de sostenimiento, como a las distancias máximas del frente a que puede colocarse cada elemento estructural de sostenimiento.
Con carácter general, en las galerías en capa, el sostenimiento debe colocarse lo más cerca posible del frente.
En los casos en que, por las características de los hastiales y de la capa, no sea necesario colocar el sostenimiento en el frente, debe definirse con precisión la distancia a que ha de colocarse éste, que debe ser adecuadamente justificada.
4.2 Proyecto de sostenimiento.‒El proyecto de sostenimiento de labores no asociadas a las explotaciones debe contemplar los aspectos que se indican a continuación:
4.2.1 Definición de la obra.‒Cada labor debe ser denominada con un nombre que la identifique correctamente.
La obra a realizar debe definirse geométricamente, especificando las dimensiones útiles de las distintas secciones que la componen y debe representarse topográficamente, en planta y alzado.
Asimismo, debe especificarse su utilización prevista indicando las condiciones que deba reunir.
También debe tenerse en cuenta la existencia de obras, subterráneas o superficiales, próximas a la proyectada, al igual que las labores de explotación que pudieran afectarla durante su construcción o utilización posterior.
4.2.2 Características del terreno.‒El terreno que, como mínimo, debe ser caracterizado geomecánicamente, ha de estar comprendido en un paralelepípedo cuyo eje es el de la excavación prevista, y su sección debe tener una anchura y altura seis veces mayores que las de la excavación proyectada.
Deben estudiarse los litotipos y las discontinuidades estructurales, definiendo sus características geotécnicas, las obras o labores próximas y la posible presencia de agua en el terreno circundante.
Como resultado de la caracterización del terreno, debe definirse un perfil geotécnico en el que se contemplen, a lo largo de toda la excavación, los tramos de terreno que tengan características homogéneas, especificando sus características geotécnicas.
4.2.3 Diseño del sostenimiento.‒El diseño del sostenimiento debe realizarse teniendo en cuenta las características del terreno, las dimensiones de la obra, las condiciones impuestas por la utilización de la obra y las posibles influencias de excavaciones próximas. Debe distinguirse entre el sostenimiento o revestimiento, cuando éste sea necesario. El sostenimiento debe ser capaz de controlar y mantener la estabilidad de la excavación, así como de las labores e instalaciones próximas durante todas las etapas constructivas a lo largo de la utilización de la obra, si no se prevé colocar un revestimiento.
Como resultado de los trabajos de diseño han de definirse los elementos estructurales de sostenimiento, en calidad y cantidad, así como el proceso de su colocación, en cada sección diferenciada de la obra.
Debe trazarse un perfil constructivo por tramos, a lo largo de toda la obra, definiendo las zonas en las que debe aplicarse cada tipo de sostenimiento y las secciones de excavación que resulten al tener en cuenta el efecto de la convergencia, para que la sección final sea la requerida según los gálibos del proyecto.
4.2.4 Método constructivo.‒Deben especificarse todas las fases que componen el ciclo de avance, estableciendo la maquinaria y procedimientos previstos en cada una de ellas, así como las condiciones de su utilización y las exigencias a respetar en la colocación del sostenimiento, tanto por lo que se refiere a la metodología de colocación de los elementos de sostenimiento, como a las distancias máximas a que puede colocarse cada elemento de sostenimiento del frente.
4.2.5 Medidas de control.‒En el proyecto debe incluirse un plan de control que permita conocer razonablemente el comportamiento del sostenimiento y los desplazamientos del terreno circundante, tanto en las distintas fases constructivas como en las de utilización.
4.2.6 Documentos del proyecto.‒Los documentos del proyecto están constituidos por la Memoria, planos, presupuesto y pliego de condiciones que deben reunir las características establecidas en los apartados siguientes.
Se aceptarán proyectos tipo cuya ejecución pueda ser repetitiva, siempre que en los mismos se fijen los márgenes admisibles de variación de los parámetros técnicos y las condiciones más adversas en que puedan funcionar.
4.2.6.1 Memoria.‒En la Memoria del proyecto deben exponerse razonadamente los procesos de obtención de datos, tanto del terreno como los referentes a excavaciones e instalaciones próximas, los diseños adoptados, el método constructivo y las medidas de control.
4.2.6.2 Planos.‒En los planos del proyecto deben definirse todos los aspectos necesarios para construir y controlar la obra de acuerdo con el diseño de sostenimiento adoptado.
Los planos generales deben dibujarse, como mínimo, a escala 1:1000 y los constructivos de detalle a escala 1:100.
4.2.6.3 Presupuesto.‒En el presupuesto deben consignarse las mediciones, representadas por unidades del Sistema Internacional (SI), los precios unitarios y el importe de las obras previstas.
Los precios unitarios deben corresponderse con los vigentes en el mercado en el momento de realizar el proyecto.
4.2.6.4 Pliego de condiciones.‒En el pliego de condiciones deben especificarse los tipos y clases de los materiales a utilizar, los procedimientos de puesta en obra y los controles que se haya previsto realizar.
4.2.7 Nivel del proyecto.‒El nivel del proyecto se debe corresponder con el comportamiento previsible del terreno y con el tiempo de utilización de la obra.
Para cumplir estos objetivos se establecen dos parámetros de clasificación: El tiempo de utilización de la obra y el cociente σc/h, siendo:
σc = resistencia a compresión simple del litotipo más representativo de la excavación, expresada en MPa.
h = profundidad media de la excavación respecto a la superficie exterior, expresada en metros. Si la obra proyectada puede verse afectada por una explotación minera, como valor de h debe tomarse el doble de la profundidad.
Los proyectos se clasifican en cuatro niveles, de acuerdo con las características especificadas en el cuadro 1.
CUADRO 1
Niveles de los proyectos
| σc/h (MPa/m) | Tiempo de utilización de la obra | |
|---|---|---|
| Menor de 15 años | Mayor de 15 años | |
| > 0,1 | A | B |
| 0,1 ‒ 0,05 | B | C |
| < 0,05 | C | D |
Para facilitar la determinación de estos niveles, en el cuadro 2 se presentan, a título orientativo, los valores de la resistencia a compresión simple correspondientes a los litotipos más frecuentes.
Las características mínimas que deben cumplir los proyectos encuadrados en cada uno de los cuatro niveles en que se han clasificado, son las que se indican a continuación:
Nivel A. Los datos sobre las características de los terrenos pueden estimarse a partir de experiencias en obras subterráneas similares o a partir de datos disponibles en la bibliografía especializada.
El sostenimiento puede diseñarse a partir de experiencias anteriores similares o en base a recomendadones de clasificaciones geomecánicas acreditadas.
En el caso de que sea previsible la caída de bloques de roca, el coeficiente de seguridad del sostenimiento, considerando exclusivamente la acción estática de la gravedad, debe ser superior a 4.
Nivel B. Cada litotipo debe ser caracterizado por su resistencia a compresión simple, que puede evaluarse mediante ensayos de laboratorio o ensayos in situ de rotura bajo carga puntual o con el martillo Schmidt.
El sostenimiento puede dimensionarse utilizando modelos empíricos acreditados o numéricos, y admitiéndose la simplificación de la sección de excavación, considerándola un círculo, a los efectos de facilitar los cálculos de estabilidad.
Debe hacerse un levantamiento de discontinuidades estimando sus propiedades resistentes mediante los procedimientos empíricos habitualmente admitidos.
El coeficiente de seguridad del sostenimiento debe ser mayor que 3, considerando exclusivamente la acción estática de la gravedad.
CUADRO 2
Resistencia a compresión simple de algunos litotipos
| Naturaleza de la roca | Litotipo | Resistencia a la compresión simple (MPa) |
|---|---|---|
| Sedimentaria. | Arcilla. | 0,5 - 1,5 |
| Argilita. | 2,0 - 5,0 | |
| Lutita. | 30,0 - 70,0 | |
| Lutita arenosa. | 60,0 - 110,0 | |
| Limolita. | 60,0 - 120,0 | |
| Arenisca paleozoica. | 80,0 - 160,0 | |
| Arenisca secundaria. | 5,0 - 30,0 | |
| Arenisca terciaria. | 3,0 - 5,0 | |
| Pudinga paleozoica. | 140,0 - 200,0 | |
| Fusca o pastión. | 0,5 - 1,0 | |
| Marga arcillosa. | 2,0 - 10,0 | |
| Marga. | 20,0 - 50,0 | |
| Caliza. | 90,0 - 140,0 | |
| Caliza terciaria. | 60,0 - 90,0 | |
| Dolomía. | 110,0 - 220,0 | |
| Sal gema. | 30,0 - 60,0 | |
| Silvinita. | 30,0 - 60,0 | |
| Lignito negro. | 0 - 10,0 | |
| Hulla. | 0 - 15,0 | |
| Metamórfica. | Antracita. | 0 - 30,0 |
| Pizarra. | 30,0 - 80,0 | |
| Pizarra grafitosa. | 5,0 - 20,0 | |
| Esquisto. | 50,0 - 90,0 | |
| Gneis. | 130,0 - 190,0 | |
| Mármol. | 60,0 - 110,0 | |
| Cuarcita. | 160,0 - 260,0 | |
| Corneana. | 100,0 - 180,0 | |
| Material milonitizado. | 1,0 - 25,0 | |
| Ignea. | Granito sano. | 120,0 - 210,0 |
| Granito alterado. | 40,0 - 90,0 | |
| Jabre o saulo. | 3,0 - 10,0 | |
| Toba volcánica. | 100,0 - 160,0 |
Nivel C. Cada litotipo debe caracterizarse determinando su curva intrínseca, mediante los siguientes ensayos:
Compresión simple.
Tracción.
Compresión triaxial.
Debe realizarse un levantamiento de discontinuidades y, si se estima que puede producirse caída de bloques, los parámetros resistentes de las discontinuidades deben determinarse mediante ensayos de corte.
Los cálculos deben efectuarse mediante métodos numéricos que tengan en cuenta la sección real de excavación y el comportamiento previsto del terreno.
El coeficiente de seguridad del sostenimiento debe ser mayor que 2, considerando exclusivamente la acción estática de la gravedad.
Nivel D. Estos proyectos deben redactarse con el mismo nivel de exigencia que los de nivel C, pero, además, estudiando la estabilidad de la excavación durante todas las fases constructivas y definiendo las medidas necesarias para asegurarla.
También debe estudiarse el comportamiento del terreno a largo plazo, considerando el efecto de una posible circulación de agua por el macizo rocoso, diseñando el sostenimiento y el método de drenaje de tal forma que la estabilidad de la excavación no se vea afectada por ello.
El coeficiente de seguridad del sostenimiento, considerando exclusivamente la acción estática de la gravedad, debe ser superior a 1,5 en cualquiera de las fases constructivas y en la situación final.
4.2.8 Sostenimiento de terrenos notoriamente incompetentes.-El sostenimiento de terrenos notoriamente incompetentes, en los que se cumpla σc/h (MPa) < 0,01, o de aquellos sometidos a fenómenos dinámicos, debe realizarse antes de iniciar la excavación, con la ayuda de métodos especiales. Entre esos métodos especiales cabe citar:
Empiquetado.
Paraguas ligeros.
Paraguas pesados.
Inyecciones de cemento.
Inyecciones químicas.
Congelación.
En estos casos, en el proyecto que se realice se incluirá la justificación del método de tratamiento o refuerzo seleccionado y el dimensionado de la solución adoptada, especificando claramente el ciclo de trabajo previsto.
5. Vigilancia durante la construcción
Dado que una excavación subterránea está íntimamente ligada con su sostenimiento, hay que tener muy en cuenta que en la estabilidad de aquélla juega un papel primordial el tiempo en que la superficie excavada está sin sostenimiento y que este tiempo, para un terreno dado, depende de las dimensiones de la excavación, del tipo y de la secuencia de colocación del sostenimiento.
Durante los trabajos de construcción de una obra subterránea, la empresa explotadora o entidad propietaria debe disponer de los medios oportunos para ejercer una vigilancia eficaz de los trabajos, de tal forma que se tenga una garantía razonable de que la obra se realiza de acuerdo con el estudio o proyecto aprobado. El responsable del avance debe examinar, al menos una vez por relevo, el terreno y el estado del sostenimiento, adoptando las medidas oportunas para asegurar la protección de los trabajadores.
Cuando se produzca un hundimiento del frente de excavación, no debe retirarse el escombro producido, sin haber adoptado antes las siguientes medidas:
Recabar la correspondiente autorización del técnico responsable de la obra o frente de avance.
Asegurarse de la calidad 'del sostenimiento próximo al hundimiento y, en su caso, reforzarlo.
Cortar la progresión del hundimiento, empleando piquetes, chapas de enfilaje, hormigón proyectado sobreacelerado u otros medios similares.
Asegurar el comportamiento del sostenimiento provisional colocado, reforzándolo en caso necesario.
Cualquier incidencia significativa que se produzca durante la realización de la obra, debe comunicarse al técnico responsable con objeto de que éste adopte, en su caso, las medidas oportunas para asegurar la estabilidad de las obras en su construcción.
En el caso de que durante la realización de las obras fuera necesario introducir modificaciones que afecten a partes esenciales del proyecto aprobado, éstas deben ser sometidas a la aprobación de la autoridad minera competente.
